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Questão 79 (CFS 2) da EEAR 2022

CFS 2 · Física: Empuxo e princípio de Arquimedes

– Em um local onde o módulo da aceleração da gravidade é igual a 10\text{ m/s}^2, uma pessoa submerge um bloco maciço de massa igual a 3\text{ kg} totalmente em água, enquanto aplica uma força na face superior do bloco. Nessa situação a força de empuxo a que o bloco está sujeito é igual a 50\text{ N}. Sem a ação da força aplicada pela pessoa, apenas uma fração do bloco está abaixo da superfície da água. A alternativa que indica corretamente a fração do bloco que está acima da superfície da água é

  1. A
    \frac{1}{5}
  2. B
    \frac{2}{5}
  3. C
    \frac{3}{5}
  4. D
    \frac{4}{5}
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Resolução comentada

Primeiro, o empuxo com o bloco totalmente submerso é E = \rho_{\text{água}}\, V\, g. Esse valor, 50\ \text{N}, permite achar o volume do bloco, já que o bloco todo está dentro da água.

Quando o bloco flutua sem a força da pessoa, ele fica em equilíbrio: o empuxo parcial iguala o peso.

  1. Peso do bloco: P = mg = 3 \cdot 10 = 30\ \text{N}.
  2. Empuxo com o bloco todo submerso: E_{\text{total}} = 50\ \text{N}.
  3. Flutuando, o empuxo vale E = P = 30\ \text{N}. Como o empuxo é proporcional ao volume submerso, a fração submersa é:
\frac{V_{\text{sub}}}{V} = \frac{E}{E_{\text{total}}} = \frac{30}{50} = \frac{3}{5}
  1. A fração acima da superfície é o que falta:
1 - \frac{3}{5} = \frac{2}{5}

O bloco tem densidade menor que a da água (30 N contra 50 N para o mesmo volume de água), por isso flutua, com \frac{3}{5} dentro e \frac{2}{5} fora.

Alternativa B.

Pegadinha: A alternativa C engana: é a fração submersa, e o enunciado pede a fração acima da água.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AValor sem relação com a razão 30/50; não corresponde a nenhuma etapa correta.
  • CÉ a fração submersa (30/50), não a que fica acima da superfície.
  • DValor sem base no cálculo; não decorre de 30/50 nem do seu complemento.

Assunto: Empuxo e princípio de Arquimedes.

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Fonte: EEAR 2022 · CFS 2. Prova oficial ↗